考虑块石空间分布特征的土石混合体数值模型建立方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种考虑块石空间分布特征的土石混合体数值模型建立方法及系统，涉及块石空间分布技术领域。选取CT图像进行二值化，提取图像中块石的轮廓线条数据信息；建立有限元实体，对进行网格划分，提取网格中心点坐标；获取土石混合体空间数据采用GS+进行半变异函数分析，结合残差RSS和决定系数r2，得到其变异数据；指示变异函数分析数据及其参数进行序贯指示模拟，生成相同空间变异结构的土石混合体模型。通过地统计手段，利用GS+分析块石的空间变异性数据及参数进行序贯指示模拟生成与相同空间变异性的土石混合体的模型，能够定量描述土石混合体中块石的分布规律，从而构建了定量描述土石混合体模型的生成技术。构建了定量描述土石混合体模型的生成技术。构建了定量描述土石混合体模型的生成技术。

【技术实现步骤摘要】
考虑块石空间分布特征的土石混合体数值模型建立方法及系统


[0001]本申请涉及块石空间分布
，具体而言，涉及一种考虑块石空间分布特征的土石混合体数值模型建立方法及系统。

技术介绍

[0002]诸多研究表明，土石混合体的力学性质受含石量、块石形状、块石定向性、块石分布规律的影响。其中，前三者已经有大量的研究，但对于块石分布规律，目前的研究还非常欠缺。一般的情况是认为块石中心呈均匀分布，如杨忠平等在《含石率对土石混合体
–
基岩界面剪切力学特性的影响》中仅考虑了不同含石率下块石均匀分布对土石混合体力学性质的影响；也有研究确认了块石的分布对力学性质的影响，如Medley EW等在《Observations on tortuous failure surfaces in Bimrocks》和《Characterization of bimrocks(rock/soil mixtures)with application to slope stability problems》中研究发现土石混合体的破坏面会绕开块石，表明土石混合体的力学性质有“欺软怕硬”的特点；但是目前的研究仅仅是在定性描述上进行讨论，如杨小彬等在《大粒径石块分布对土石混合体稳定性的影响》中仅仅讨论了大粒径石块分布在试样的上部或者下部对力学性质的影响。现有的土石混合体生成技术带有很大的随机性，不能较为可靠的反应出较为真实块石空间分布规律。现有的研究缺乏对块石空间分布特征的定量描述，也缺乏根据这种定量描述进行土石混合体模型构建的技术。/>
技术实现思路

[0003]提供该公开内容部分以便以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。该公开内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。
[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种考虑块石空间分布特征的土石混合体数值模型建立方法及系统，解决研究土石混合体力学性质时未考虑块石空间分布的定量描述，从而忽略了块石分布规律对土石混合体的力学性质的影响等问题。
[0005]第一方面，本实施例提供一种考虑块石空间分布特征的土石混合体数值模型建立方法，包括：选取CT图像进行二值化，提取图像中块石的轮廓线条数据信息，建立块石数据信息库；分别生成土和块石的有限元实体，并对实体进行网格划分，提取网格中心点坐标；对获取土石混合体空间数据采用GS+进行半变异函数分析；对指示变异函数及其参数进行序贯指示模拟，生成相同空间变异结构的土石混合体模型。
[0006]结合第一方面的实施例，在一些实施例中，选取CT图像进行二值化，提取图像中块石的轮廓线条数据信息，建立块石数据信息库，包括：
[0007]选取土石混合体CT图像并导入Photoshop中进行二值化；
[0008]将上述土石混合体的二值化图像依次导入CorelDraw、CAD中提取块石轮廓线信息。
[0009]结合第一方面的实施例，在一些实施例中，分别生成土和块石的有限元实体，并对实体进行网格划分，提取网格中心点坐标，包括：
[0010]将提取的块石轮廓信息导入ABAQUS建立实体后进行网格划分，提取各网格单元中心坐标；
[0011]建立土体的有限元实体后进行网格划分，提取各网格单元中心点坐标。
[0012]结合第一方面的实施例，在一些实施例中，对获取土石混合体空间数据采用GS+进行半变异函数分析，包括：
[0013]将提取的土和块石的坐标导入GS+中，定义土z值为0、块石z值为1；
[0014]对数据进行半变异函数分析，结合残差RSS和决定系数r2，得到其空间变异数据。
[0015]结合第一方面的实施例，在一些实施例中，对指示变异函数及其参数进行序贯指示模拟，生成相同空间变异结构的土石混合体模型，包括：
[0016]对指示变异函数及其参数进行序贯指示模拟；
[0017]生成相同空间变异结构的土石混合体模型。
[0018]第二方面，本公开实施例提供了一种考虑块石空间分布特征的土石混合体数值模型建立系统，包括：数据库单元，用于选取CT图像进行二值化，提取图像中块石的轮廓线条数据信息，建立块石数据信息库；坐标提取单元，用于分别生成土和块石的有限元实体，并对实体进行网格划分，提取网格中心点坐标；半变异函数分析单元，用于对获取土石混合体空间数据采用GS+进行半变异函数分析；土石混合体模型单元，用于对指示变异函数及其参数进行序贯指示模拟，生成相同空间变异结构的土石混合体模型。
[0019]结合第二方面的实施例，在一些实施例中，半变异函数分析单元，用于对获取土石混合体空间数据采用GS+进行半变异函数分析，包括：
[0020]将提取的土和块石的坐标导入GS+中，定义土z值为0、块石z值为1；
[0021]对数据进行半变异函数分析，结合残差RSS和决定系数r2，得到其空间变异数据。
[0022]结合第二方面的实施例，在一些实施例中，土石混合体模型单元，用于对指示变异函数及其参数进行序贯指示模拟，生成相同空间变异结构的土石混合体模型，包括：
[0023]把块石坐标数据和所有点的坐标数据分别导入SGeMS中；
[0024]块石坐标数据及其半变异函数参数进行序贯指示模拟；
[0025]生成相同空间变异结构的土石混合体模型。
[0026]第三方面，本公开实施例提供了一种电子设备，包括：
[0027]一个或多个处理器；
[0028]存储装置，用于存储一个或多个程序，
[0029]当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面的一种考虑块石空间分布特征的土石混合体数值模型建立方法。
[0030]第四方面，本公开实施例提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如第一方面的一种考虑块石空间分布特征的土石混合体数值模型建立方法。
[0031]本专利技术的有益效果是：选取CT图像进行二值化，提取图像中块石的轮廓线条数据
信息，建立块石数据信息库；调用块石数据信息库数据，分别生成土和块石的有限元实体，并对实体进行网格划分，提取网格中心点坐标，得到土石混合体空间数据；对获取土石混合体空间数据采用GS+进行半变异函数分析得到其变异数据；将提取的坐标数据导入SGeMS中，结合变异函数分析数据及其参数进行序贯指示模拟，生成相同空间变异结构的土石混合体模型。通过引入地统计手段，利用GS+分析环刀样中块石的空间变异性，结合块石的空间变异性参数利用序贯指示模拟生成与原环刀样具有相同空间变异性的土石混合体的模型，能够定量描述土石混合体中块石的分布规律，从而构建了定量描述土石混合体模型的生成技术。
[0032]本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑块石空间分布特征的土石混合体数值模型建立方法，其特征在于，所述方法包括：选取CT图像进行二值化，提取图像中块石的轮廓线条数据信息，建立块石数据信息库；分别生成土和块石的有限元实体，并对实体进行网格划分，提取网格中心点坐标；对获取土石混合体空间数据采用GS+进行半变异函数分析；对指示变异函数及其参数进行序贯指示模拟，生成相同空间变异结构的土石混合体模型。2.根据权利要求1所述的一种考虑块石空间分布特征的土石混合体数值模型建立方法，其特征在于，选取CT图像进行二值化，提取图像中块石的轮廓线条数据信息，建立块石数据信息库，包括：选取土石混合体CT图像并导入Photoshop中进行二值化；将上述土石混合体的二值化图像依次导入CorelDraw、CAD中提取块石轮廓线信息。3.根据权利要求2所述的一种考虑块石空间分布特征的土石混合体数值模型建立方法，其特征在于，分别生成土和块石的有限元实体，并对实体进行网格划分，提取网格中心点坐标，包括：将提取的块石轮廓信息导入ABAQUS建立实体后进行网格划分，提取各网格单元中心坐标；建立土体的有限元实体后进行网格划分，提取各网格单元中心点坐标。4.根据权利要求1所述的一种考虑块石空间分布特征的土石混合体数值模型建立方法，其特征在于，对获取土石混合体空间数据采用GS+进行半变异函数分析，包括：将提取的土和块石的坐标导入GS+中，定义土z值为0、块石z值为1；对数据进行半变异函数分析，结合残差RSS和决定系数r2，得到其空间变异数据。5.根据权利要求1所述的一种考虑块石空间分布特征的土石混合体数值模型建立方法，其特征在于，对指示变异函数及其参数进行序贯指示模拟，生成相同空间变异结构的土石混合体模型，包括：对指示变异函数及其参数进行序贯指示模拟；生成相同空间变异...

【专利技术属性】
技术研发人员：张抒，覃柳智，邹浩，王凯，陈辉，赵晋琦，贾瀚英，
申请(专利权)人：湖北省地质局第三地质大队湖北省黄冈地质环境监测保护站，
类型：发明
国别省市：